高中化學(xué)選擇性必修二 1.1.3 泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理教學(xué)設(shè)計(jì)下學(xué)期

1、原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)1.1.3 泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理本節(jié)從介紹原子的誕生，原子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷程入手，首先介紹能層、能級(jí)的概念，在原子的基態(tài)與激發(fā)態(tài)概念的基礎(chǔ)上介紹電子的躍遷和光譜分析；然后給出構(gòu)造原理并根據(jù)構(gòu)造原理書寫原子的核外電子排布；根據(jù)電子云與原子軌道等概念，進(jìn)一步介紹核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并介紹了泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理。本節(jié)內(nèi)容比較抽象 ，教學(xué)過程中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力 、分析推理能力及抽象概括能力 。課程目標(biāo)學(xué)科素養(yǎng)1、知道原子核外電子的排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。2、掌握136號(hào)元素的原子核外電子排布圖(或叫軌道表示式)。1. 證據(jù)

2、推理與模型認(rèn)知：原子核外電子的排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理，依此可以掌握136號(hào)元素的原子核外電子排布圖(或叫軌道表示式)教學(xué)重點(diǎn)：1、掌握泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理2、掌握136號(hào)元素的原子核外電子排布圖教學(xué)難點(diǎn)：136號(hào)元素的原子核外電子排布圖多媒體調(diào)試、講義分發(fā)新課引入 只有1個(gè)最外層電子的堿金屬原子光譜為什么會(huì)在光譜里呈現(xiàn)雙線？為什么只有1個(gè)最外層電子的銀原子在外加電場(chǎng)里加速飛行通過一個(gè)不對(duì)稱磁場(chǎng)時(shí)會(huì)分成兩束？歸根結(jié)底，為什么一個(gè)原子軌道里能容納兩個(gè)電子？ 過渡原子光譜、構(gòu)造原理都無法解釋上述問題，帶著這個(gè)問題，我們進(jìn)入本節(jié)可的學(xué)習(xí)。講解量子力學(xué)告訴我們：ns能級(jí)各有

3、一個(gè)軌道，np能級(jí)各有3個(gè)軌道，nd能級(jí)各有5個(gè)軌道，nf能級(jí)各有7個(gè)軌道。每個(gè)能級(jí)最多可容納的電子數(shù): ns、np、nd、nf分別最多可容納的電子數(shù)2x1、2x3、2x5、2x7，由此可知，每個(gè)軌道里最多能容納2個(gè)電子，這2個(gè)電子容納在同一原子軌道，也就意味著它們的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同。為什么一個(gè)軌道允許容納兩個(gè)電子？板書1、泡利原理每個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，且自旋狀態(tài)相反。講解沒有泡利原理，復(fù)雜的原子光譜無法得到解釋，以光譜為事實(shí)的構(gòu)建原理也無法建立。過渡依據(jù)泡利原理，每個(gè)軌道里最多容納的2個(gè)電子，且自旋方向相反，電子排布的軌道表示式可以表示同一原子軌道內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 學(xué)生活動(dòng)閱

4、讀課本，回答下列問題：電子排布的軌道表示式的定義電子排布的軌道表示式（電子排布圖）：表示電子排布的一種圖式。H、O的基態(tài)原子的軌道表示式HO電子排布的軌道表示式的書寫方法用或代表一個(gè)原子軌道，能量相同的原子軌道（簡(jiǎn)并軌道）的方框相連不同能級(jí)中的或要相互分開，同一能級(jí)中的或要相互連接整個(gè)電子排布圖中各能級(jí)的排列順序要與相應(yīng)的電子排布式一致通常在方框下方或者上方標(biāo)記能級(jí)符號(hào)箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，一個(gè)箭頭表示一個(gè)電子，”稱電子對(duì) ，“”或“”表示單電子，箭頭同向，自旋平行，箭頭相反，自旋相反電子排布式給出了基態(tài)原子核外電子在能層和能級(jí)中的排布，而電子排布圖還給出了電子在原子軌道中的自旋狀態(tài)概念

5、辨析：簡(jiǎn)并軌道、單電子、電子對(duì)、自旋平行、自旋相反簡(jiǎn)并軌道：能量相同的原子軌道單電子：“”或“”電子對(duì)：自旋平行：箭頭同向自旋相反：箭頭相反過渡 觀察O的電子排布圖，分析電子排布過程中還有什么規(guī)律？講解2、洪特規(guī)則(1)定義：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。如：2p3的電子排布為，不能表示為或。(2) 洪特規(guī)則特例當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低，如：24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1。(3) 洪特規(guī)則適用范圍基態(tài)原子 基態(tài)離子

6、電子填入簡(jiǎn)并軌道思考與討論下列軌道表示式中哪個(gè)是硼的基態(tài)原子？為什么？A. B.(2)下列軌道表示式中哪個(gè)是氧的基態(tài)原子？為什么？A B. C.講解上述均為基態(tài)原子軌道表示式，基態(tài)時(shí)能量處于最低狀態(tài)，所以基態(tài)原子的電子排布是能量最低的原子軌道組合。由此得到一個(gè)結(jié)論：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子盡可能地先占有能量低的軌道，然后進(jìn)入能量高的軌道，使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。講解能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子盡可能地先占有能量低的軌道，然后進(jìn)入能量高的軌道，使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)電子排布式遵循構(gòu)造原理，基態(tài)原子電子排布式符合能量最低原理 思考與討論為什么基態(tài)氦原子的電子排布式時(shí)1s2而不是1

7、s12s1？遵循能量最低原理為什么基態(tài)氮原子的軌道表達(dá)式是 ，而不是？依據(jù)洪特規(guī)則為什么基態(tài)K和Ca的價(jià)電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2？遵循能量最低原理易錯(cuò)誤區(qū)1.忽視能量最低原理如B：錯(cuò)寫成2.忽略泡利原理如C：錯(cuò)寫成3.忽略洪特規(guī)則如N：錯(cuò)寫成或本節(jié)小結(jié)核外電子排布規(guī)則(1)能量最低原理：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。(2)泡利原理（填多少）：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，且它們的自旋狀態(tài)相反。這兩個(gè)電子稱為電子對(duì)。(3)洪特規(guī)則（怎么填）：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。(4)洪特規(guī)則的特例：

8、在能量相同的軌道(同一能級(jí))上的電子排布處于全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時(shí)，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。如24Cr的價(jià)電子排布式為3d54s1(3d、4s能級(jí)均為半充滿)，易錯(cuò)寫為3d44s2；29Cu的價(jià)電子排布式為3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)，易錯(cuò)寫為3d94s2。1.下列有關(guān)多電子原子的敘述中正確的是()A 在一個(gè)多電子原子中，不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子B 在一個(gè)多電子原子中，不可能有兩個(gè)能量相同的電子C 在一個(gè)多電子原子中，N層上的電子能量肯定比M層上的電子能量高D 某個(gè)多電子原子的3p能級(jí)上僅有兩個(gè)電子

9、，它們的自旋狀態(tài)必須相反【答案】A【解析】填充在同一個(gè)能級(jí)的同一個(gè)軌道中的電子，能量相同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)構(gòu)造原理，3d軌道上電子的能量比4s軌道上的要高，故C錯(cuò)誤；電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，故D錯(cuò)誤。2.下列表達(dá)方式正確的是（）A Na的電子排布圖：B 硫離子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p4C 碘化銨的電子式：D H2O的電子式：【答案】D【解析】A項(xiàng)違反泡利原理；B項(xiàng)硫離子的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p6；C項(xiàng)碘化銨的電子式應(yīng)為；只有D項(xiàng)正確。3.某原子核外電子排布式為1s22s22p3，下列說法正確的是()

10、A 該原子的核外電子排布圖為B 該原子核外有3種能量不同的電子C 該原子核外最外層電子占據(jù)3個(gè)原子軌道D 該原子核外最外層上有3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子【答案】B【解析】該電子排布圖違反洪特規(guī)則，正確的電子排布圖為，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該原子核外有3種能量不同的電子，分別為1s、2s、2p原子軌道上的電子，B項(xiàng)正確；該原子核外最外層電子數(shù)為5，占據(jù)2s、2p原子軌道，共4個(gè)原子軌道，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該原子核外最外層電子數(shù)為5，則最外層上有5種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.下列化學(xué)用語的表達(dá)正確的是()A 原子核內(nèi)有10個(gè)中子的氧原子：OB 氯原子的結(jié)構(gòu)示意圖：C Fe3的最外層電子排布式：3s23p63d5D

11、 基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布圖：【答案】C【解析】原子核內(nèi)有10個(gè)中子的氧原子應(yīng)表示為O，A錯(cuò)誤；氯原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，B錯(cuò)誤；Fe的原子序數(shù)是26，故Fe3的最外層電子排布式為3s23p63d5，C正確；銅的原子序數(shù)是29，基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布符合洪特規(guī)則的特例，價(jià)電子排布圖為，D錯(cuò)誤。5.下列敘述正確的是()A Ar3d64s2是基態(tài)原子的電子排布式B 鉻原子的電子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5C 銅原子的價(jià)電子排布式是3d94s2D 氮原子的電子排布圖是【答案】A【解析】B. 鉻原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，錯(cuò)誤；C 銅原子的價(jià)電子排布式

12、是3d104s1，錯(cuò)誤；D.違反洪特規(guī)則。6.下列有關(guān)化學(xué)用語的表述正確的是()A 次氯酸的電子式：B 基態(tài)銅原子的外圍電子排布圖：C Se的簡(jiǎn)化電子排布式：Ar3d104s24p4D F的結(jié)構(gòu)示意圖：【答案】C【解析】次氯酸的電子式為，A項(xiàng)錯(cuò)誤；書寫基態(tài)銅原子的外圍電子排布圖時(shí)，根據(jù)洪特規(guī)則的特例應(yīng)為，B項(xiàng)錯(cuò)誤；F的最外層有8個(gè)電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.下列有關(guān)原子的最外能層的電子排布圖正確的是()A 鈹原子： B 碳原子：C 氯原子： D 鋁原子：【答案】C【解析】A項(xiàng)，鈹原子的最外能層的電子排布圖為，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，2p能級(jí)上的電子排布違反洪特規(guī)則，錯(cuò)誤；C項(xiàng)氯原子的最外能層的電子排布圖為，正確；

13、D項(xiàng)，根據(jù)能量最低原理，3s軌道的能量低于3p軌道，則電子先排滿3s軌道，才能排3p軌道，所以該電子排布違背了能量最低原理，錯(cuò)誤。8.下列原子的價(jià)層電子排布圖正確的是()A BC D【答案】C【解析】A的2p軌道應(yīng)各排布一個(gè)電子且自旋狀態(tài)相同，B的2s軌道中兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)應(yīng)相反，D的2s軌道中應(yīng)排滿兩個(gè)電子后再排2p軌道。9.下列基態(tài)原子的電子排布式中，其未成對(duì)電子數(shù)最多的是()A 1s22s22p63s23p63d64s2 B 1s22s22p63s23p64s1C 1s22s22p63s23p63d54s1 D 1s22s22p63s23p63d104s1【答案】C【解析】根據(jù)s、p、d能級(jí)原子軌道數(shù)目及洪特規(guī)則可知，A、B、C、D項(xiàng)原子的未成對(duì)電子數(shù)分別為4、1、6、1，C項(xiàng)正確。10.在核電荷數(shù)為26的元素Fe的原子核外3d、4s軌道內(nèi)，下列電子排布圖正確的是()A BC D【答案】C【解析】核電荷數(shù)為26的Fe基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,3d能級(jí)有5個(gè)軌道，只有1個(gè)軌道排滿兩個(gè)電子，且自旋方向相反，其他4個(gè)軌道各排1個(gè)電子，4s軌道排滿2個(gè)電子，且自旋方向相反，即C項(xiàng)正確。核外電子排布遵循泡利原理、能量最低原理和洪特規(guī)則能量最低原理就是在不違背泡利原理的前提下，核外電子總是盡先占有能量最低